DE202019005942U1

DE202019005942U1 - Motoreinheit zur Verwendung bei Elektrofahrrädern und Elektrofahrrad

Info

Publication number: DE202019005942U1
Application number: DE202019005942.3U
Authority: DE
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2018-03-13
Filing date: 2019-02-26
Publication date: 2023-07-10
Anticipated expiration: 2029-02-27
Also published as: EP3790171A1; JP2022162039A; WO2019176528A1; US20230106924A1; EP3790171A4; JP7142194B2; JP2022172196A; US12049284B2; US20210269118A1; DE202019005941U1; JP2019161871A

Abstract

Motoreinheit (3) zur Verwendung bei einem Elektrofahrrad, wobei die Motoreinheit (3) umfasst:
einen Motor (5), der dafür ausgestaltet ist, ein Rad des Elektrofahrrades zur Drehung anzutreiben,
eine Einhausung, die den Motor wenigstens teilweise unterbringt,
wobei der Motor (5) umfasst:
eine Drehwelle (51);
einen Rotor (52), der mit der Drehwelle (51) gekoppelt ist, um sich
zusammen mit der Drehwelle (51) zu drehen; und
einen Stator (53), der derart angeordnet ist, dass er den Rotor (52) umgibt, wobei der Stator (53) teilweise aus Harz geformt ist und eine metallische Oberfläche (535) aufweist, die an einem Außenumfang hiervon freiliegt, und
einen Stift (48), der zwischen der Einhausung und dem Stator (53) angeordnet ist.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Offenbarung betrifft allgemein eine Motoreinheit zur Verwendung bei Elektrofahrrädern und betrifft zudem ein Elektrofahrrad.
Hintergrund
Patentdruckschrift 1 offenbart ein eine Motoreinheit beinhaltendes Elektrofahrrad (also ein elektrisch unterstütztes Fahrrad). In der Motoreinheit ist ein Motor in einem Einheitsgehäuse, das dessen Einhausung bildet, untergebracht. Das Einheitsgehäuse beinhaltet ein Motorgehäuse zur Unterbringung des Motors. Das Motorgehäuse ist zusammen mit einem Stator des Motors mittels einer Formungstechnik aus Harz geformt.
Die aus der vorbeschriebenen Patentdruckschrift 1 bekannte Motoreinheit hat noch Raum für Verbesserungen mit Blick auf ihre Fähigkeit zur Ableitung derjenigen Wärme, die erzeugt wird, wenn der Motor aktiviert ist.
Zitierstellenliste
Patentliteratur
Patentdruckschrift 1: WO 2014/184826 A1
Zusammenfassung der Erfindung
Die Aufgabe der vorliegenden Offenbarung besteht daher in der Bereitstellung einer für Elektrofahrräder gedachten Motoreinheit mit verbesserter Wärmeableitfähigkeit und zudem in der Bereitstellung eines Elektrofahrrades, das eine derartige Motoreinheit beinhaltet.
Eine Motoreinheit entsprechend einem Aspekt der vorliegenden Offenbarung ist zur Verwendung bei Elektrofahrrädern ausgelegt. Die Motoreinheit beinhaltet einen Motor und ein Einheitsgehäuse, in das der Motor eingepasst ist. Der Motor beinhaltet: einen Stator; einen Rotor, der derart angeordnet ist, dass er mit dem Stator umgeben ist; eine Drehwelle, die an dem Rotor befestigt ist; und eine metallische Schale, die eine Öffnung aufweist und dafür ausgestaltet ist, den Stator und den Rotor wenigstens teilweise unterzubringen. Eine Innenumfangsoberfläche der metallischen Schale ist in Druckkontakt mit dem Stator.
Ein Elektrofahrrad entsprechend einem weiteren Aspekt der vorliegenden Offenbarung beinhaltet die Motoreinheit entsprechend dem einen Aspekt; und wenigstens ein Rad, an das eine Drehkraft von dem Motor der Motoreinheit übertragen wird.
Figurenliste

1 ist eine Seitenansicht eines Elektrofahrrades entsprechend einer exemplarischen Ausführungsform.
2A ist eine Seitenansicht einer Motoreinheit, die für das Elektrofahrrad vorgesehen ist.
2B ist eine perspektivische Ansicht der Motoreinheit.
3 ist eine Querschnittsansicht hiervon entlang der Ebene A-A in 2A.
4 ist eine perspektivische Explosionsansicht von wesentlichen Teilen der Motoreinheit.
5 ist eine weitere perspektivische Explosionsansicht von einigen der wesentlichen Teile der Motoreinheit.
6 ist eine Seitenansicht einer metallischen Schale der Motoreinheit.
7 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung einer ersten Abwandlung der Motoreinheit.
8 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung einer zweiten Abwandlung der Motoreinheit.
9 ist eine Querschnittsansicht zur Darstellung einer dritten Abwandlung der Motoreinheit.

Beschreibung von Ausführungsformen
Exemplarische Ausführungsform
Ein Elektrofahrrad 1 entsprechend einer exemplarischen Ausführungsform ist als elektrisch unterstütztes Fahrrad implementiert. Das Elektrofahrrad 1 entsprechend der exemplarischen Ausführungsform beinhaltet: einen Rahmen 10; eine zur Verwendung bei Elektrofahrrädern gedachte Motoreinheit 3 (die nachstehend einfach als „Motoreinheit 3“ bezeichnet wird), die an dem Rahmen 10 montiert ist; und zwei Räder 11, die drehbar mit dem Rahmen 10 gekoppelt sind. Die zwei Räder 11 sind ein Vorderrad 111 und ein Hinterrad 112. Das Hinterrad 112 wird von einer Antriebskraft, die von der Motoreinheit 3 zugeleitet wird, zur Drehung angetrieben.
Man beachte, dass in der nachfolgenden Beschreibung die jeweiligen Richtungen, darunter die Vorwärts-/Rückwärtsrichtungen und die Rechts-/Linksrichtungen, in Bezug auf den Fahrer des Elektrofahrrades 1 definiert sind. Insbesondere ist die Richtung, in der sich der Fahrer, der das Elektrofahrrad 1 fährt, bewegt, indem er in die Pedale des Elektrofahrrades 1 tritt, die Vorwärtsrichtung, während die entgegengesetzte Richtung hiervon die Rückwärtsrichtung ist. Die Richtung, die bei einer Betrachtung vom Fahrer aus nach links weist, ist die Linksrichtung, während die Richtung, die bei einer Betrachtung vom Fahrer aus nach rechts weist, die Rechtsrichtung ist. Die jeweiligen konstituierenden Elemente hiervon werden nunmehr detailliert beschrieben.
Zunächst wird der Rahmen 10 beschrieben.
Wie in 1 gezeigt ist, beinhaltet der Rahmen 10 ein Kopfrohr 101, ein oberes Rohr 102, ein unteres Rohr 103, ein Sitzrohr 104, Sitzstreben 105, Kettenstreben 106 und eine Halterung 2.
Der Rahmen 10 (das heißt die jeweiligen Teile, die den Rahmen 10 bilden) besteht üblicherweise aus einem Metall wie Aluminium oder rostfreiem Stahl, das auch ein nicht metallisches Material enthalten kann. Alternativ kann der gesamte Rahmen 10 auch aus einem nicht metallischen Material bestehen. Der Rahmen 10 kann daher ohne Beschränkung aus einem beliebigen Material bestehen.
Ein Lenkstangenschaft 12 ist drehbar in das Kopfrohr 101 eingeführt. Am Unterende des Lenkstangenschaftes 12 ist eine Gabel 121 vorgesehen, an der das Vorderrad 111 drehbar montiert ist. Am Oberende des Lenkstangenschaftes 12 ist eine Lenkstange 122 befestigt.
Ein vorderer Endabschnitt des oberen Rohres 102 ist an dem Kopfrohr 101 befestigt. Ein hinterer Endabschnitt des oberen Rohres 102 ist an dem Sitzrohr 104 befestigt. In ein Loch am Oberende des Sitzrohres 104 ist ein Rohr 132 eingeführt, das sich von einem Sattel 13 aus nach unten erstreckt. Die Befestigung des Rohres 132 an dem Sitzrohr 104 ermöglicht, dass der Sattel 13 fest ist. Am Unterende des Sitzrohres 104 ist die Halterung 2 befestigt.
Ein vorderer Endabschnitt des unteren Rohres 103 ist zudem an dem Kopfrohr 101 befestigt. Ein hinterer Endabschnitt des unteren Rohres 103 ist an der Halterung 2 befestigt.
Unter der Halterung 2 ist die Motoreinheit 3 befestigt. An einem hinteren Endabschnitt der Halterung 2 sind jeweilige vordere Endabschnitte der Kettenstreben 106 befestigt.
An einem hinteren Endabschnitt des oberen Rohres 102 sind jeweilige vordere Endabschnitte der Sitzstreben 105 befestigt. Die jeweiligen hinteren Endabschnitte der Sitzstreben 105 sind mit den jeweiligen hinteren Endabschnitten der Kettenstreben 106 gekoppelt. Das Hinterrad 112 ist drehbar an deren Kopplungsabschnitten montiert. An dem unteren Rohr 103 ist eine Batterie 15 zur Zuleitung von Leistung zu der Motoreinheit 3 abnehmbar montiert.
Als Nächstes wird die Motoreinheit 3 beschrieben.
Wie in 2A und 2B gezeigt ist, wird der Großteil der Einhausung der Motoreinheit 3 von einem Einheitsgehäuse 4 gebildet. Wie in 3 gezeigt ist, ist ein Motor 5, der als Antriebsquelle zum drehenden Antreiben der Räder 11 betrieben wird, in das Einheitsgehäuse 4 eingepasst. Das Einheitsgehäuse 4 bringt einen Geschwindigkeitsreduzierer 31, an den die Drehkraft des Motors 5 übertragen wird, und eine Steuer- bzw. Regelplatine 35 zum Steuern bzw. Regeln der Drehung des Motors 5 unter. Das Einheitsgehäuse 4 bringt des Weiteren eine Eingabewelle 6, einen Eingabekörper 7, einen Ausgabekörper 8 und andere Elemente unter.
An die Außenoberfläche des Einheitsgehäuses 4 ist eine metallische Schale 57 aufgepasst, die die Form eines einen Boden aufweisenden Zylinders zur Unterbringung von wesentlichen Teilen des Motors 5 aufweist. Die metallische Schale 57 weist eine Öffnung auf, deren Öffnungskantenabschnitt 574 mit dem Einheitsgehäuse 4 gekoppelt ist.
Nicht in der metallischen Schale 57 untergebrachte Teile des Motors 5 (so beispielsweise ein Abschnitt einer Drehwelle 51, die nachstehend noch beschrieben wird) sind in dem Einheitsgehäuse 4 untergebracht. Mehrere erste Montierstücke 401 und mehrere zweite Montierstücke 402, die alle an der Halterung 2 zu befestigen sind, stehen von der Außenoberfläche des Einheitsgehäuses 4 vor.
Das Einheitsgehäuse 4 beinhaltet einen ersten Unterteilungsteil 41, der eine linke Hälfte des Einheitsgehäuses 4 bildet, und einen zweiten Unterteilungsteil 42, der eine rechte Hälfte des Einheitsgehäuses 4 bildet. Die mehreren ersten Montierstücke 401 stehen von dem ersten Unterteilungsteil 41 vor, und die mehreren zweiten Montierstücke 402 stehen von dem zweiten Unterteilungsteil 42 vor. Ein hohles Einheitsgehäuse 4 ist durch Zusammenfügen des ersten Unterteilungsteiles 41 und des zweiten Unterteilungsteiles 42 gebildet.
Wie in 3 und 4 und in anderen Figuren gezeigt ist, weist der erste Unterteilungsteil 41 einen Raum auf, der nach rechts offen ist. Dieser Raum bildet die linke Hälfte des Unterbringungsraumes des Einheitsgehäuses 4. Der erste Unterteilungsteil 41 weist eine Wand 415 in einem Bereich mit Ausrichtung zu dem Motor 5 auf. Die Wand 415 weist ein kreisförmiges Durchgangsloch 412 und ein bogenförmiges Durchgangsloch 413, das zu dem Durchgangsloch 412 konzentrisch ist, auf. Ein Teil des Motors 5 (insbesondere die Drehwelle 51, die nachstehend noch beschrieben wird) ist in das Durchgangsloch 412 eingeführt. Ein Leistungszuleitungskabel für den Motor 5 und ein Harzabschnitt, der das Kabel formt, sind durch das Durchgangsloch 413 geführt.
Der zweite Unterteilungsteil 42 weist einen Raum auf, der nach links offen ist. Dieser Raum bildet die rechte Hälfte des Unterbringungsraumes des Einheitsgehäuses 4. Der erste Unterteilungsteil 41 und der zweite Unterteilungsteil 42 sind derart zusammengefügt, dass deren jeweilige Räume miteinander kommunizieren.
Die metallische Schale 57, die für den Motor 5 vorgesehen ist, beinhaltet: eine kreisförmige Bodenwand 572; eine Umfangswand 573, die sich von der Umfangskante der Bodenwand 572 aus erstreckt; und einen Öffnungskantenabschnitt 574, der in Form eines Flansches an der Spitze der Umfangswand 573 (siehe 5 und 6) ausgebildet ist. Die Umfangswand 573 erstreckt sich entlang der Dicke der Bodenwand 572.
Die metallische Schale 57 besteht üblicherweise aus Aluminium. Dies ist jedoch nur ein Beispiel und soll nicht beschränkend gedeutet werden. Alternativ kann die metallische Schale 57 auch aus Eisen, einer Magnesiumlegierung, Titan oder einem anderen geeigneten Material bestehen.
Der Öffnungskantenabschnitt 574, der die Form eines Ringes aufweist, weist auf: mehrere Schraubenlöcher 575, die in Umfangsrichtung in Abständen angeordnet sind; mehrere Vorsprünge 576, die ebenfalls in Umfangsrichtung in Abständen angeordnet sind; und eine ringförmige Rille 577 (siehe 6).
Die mehreren Schraubenlöcher 575 sind vorgesehen, um mehrere Schrauben 571, die jeweils eingeschraubt werden sollen, aufzunehmen. Die mehreren Vorsprünge 576 sind vorgesehen, um die metallische Schale 57 zu positionieren, indem sie in Ausnehmungen an der Außenoberfläche des ersten Unterteilungsteiles 41 eingepasst werden. Die Rille 577 ist zur Aufnahme eines O-Ringes 49 vorgesehen. Die Rille 577 ist über den gesamten Umfang des Öffnungskantenabschnittes 574 vorgesehen.
Die Rille 577 ist radial einwärts von (das heißt näher an der Mitte der Öffnung der metallischen Schale 57 im Vergleich zu) den mehreren Schraubenlöchern 575 und den mehreren Vorsprüngen 576 befindlich. Das Profil der Rille 577 ist kein perfekter Kreis, sondern ist in Bereichen, in denen die Schraubenlöcher 575 und die Vorsprünge 576 vorgesehen sind, radial nach innen gebogen (siehe 6). Dies ermöglicht, dass bei der Motoreinheit 3 entsprechend der vorliegenden Ausführungsform die äußere Abmessung des Öffnungskantenabschnittes 574 der metallischen Schale 57 abnimmt. Dies ist jedoch nur ein Beispiel für die vorliegende Offenbarung und soll nicht beschränkend gedeutet werden. Alternativ kann die Rille 577 auch derart ausgebildet sein, dass sie das Profil eines perfekten Kreises aufweist.
Zum Befestigen der metallischen Schale 57 an der Außenoberfläche des ersten Unterteilungsteiles 41 können mehrere Schrauben 571 durch die Öffnung des ersten Unterteilungsteiles 41 (siehe 4) eingeführt und in ihre entsprechenden Schraubenlöcher 575 durch den ersten Unterteilungsteil 41 eingeschraubt werden. Dies ermöglicht, dass der Öffnungskantenabschnitt 574 der metallischen Schale 57 an der Außenoberfläche des ersten Unterteilungsteiles 41 vermittels des O-Ringes 49 mit Elastizität hermetisch befestigt ist. Die Anordnung des O-Ringes 49 zwischen der metallischen Schale 57 und dem Einheitsgehäuse 4 bietet den Vorteil einer verringerten Übertragung von Schwingungen.
Wie in 3 gezeigt ist, beinhaltet der Motor 5: eine kreissäulenförmige Drehwelle 51; einen Rotor 52, der mit der Drehwelle 51 gekoppelt ist und sich mit der Drehwelle 51 dreht; und einen kreiszylindrischen Stator 53, der derart angeordnet ist, dass er den Rotor 52 umgibt.
Die metallische Schale 57 bringt einen axialen Teil der Drehwelle 51 (insbesondere eine axiale Hälfte der Drehwelle 51), den Rotor 52 und einen Teil des Stators 53 (insbesondere einen Großteil des Stators 53) unter. Durch die Öffnung der metallischen Schale 57 stehen der Rest der Drehwelle 51 (insbesondere die andere axiale Hälfte der Drehwelle 51) und der Rest des Stators 53 (insbesondere ein aus Harz geformter Teil des Stators 53) vor.
An der Innenoberfläche der Bodenwand 572 der metallischen Schale 57 ist eine Ausnehmung 578 zur Aufnahme eines Lagers 552 vorgesehen. Das Lager 552 ist vorgesehen, um einen axialen Endabschnitt der Drehwelle 51 drehbar zu stützen. Der andere axiale Endabschnitt der Drehwelle 51 wird drehbar von einem weiteren Lager 551 gestützt, das in einer weiteren Ausnehmung 428, die an der Innenoberfläche des zweiten Unterteilungsteiles 42 vorgesehen ist, platziert ist.
An der Außenumfangsoberfläche eines von der metallischen Schale 57 vorstehenden Abschnittes der Drehwelle 51 sind Zähne 54 ausgebildet, die mit dem Geschwindigkeitsreduzierer 31 kämmen.
Bei der Motoreinheit 3 entsprechend der exemplarischen Ausführungsform ist eine Innenumfangsoberfläche 570 der metallischen Schale 57 (das heißt die Innenumfangsoberfläche der metallischen Umfangswand 573) über den gesamten Umfang hiervon ausreichend eng in Druckkontakt mit der Außenumfangsoberfläche 530 des Stators 53. Im Sinne des Vorliegenden bedeutet die Aussage, „dass die Innenumfangsoberfläche 570 der metallischen Schale 57 in Druckkontakt mit dem Stator 53 gebracht ist“, dass die Innenumfangsoberfläche 570 der metallischen Schale 57 durch Druck in Kontakt mit dem Stator 53 gebracht ist. Zwischen der Innenumfangsoberfläche 570 der metallischen Schale 57 und der Außenumfangsoberfläche 530 des Stators 53 wird ein Druck ausgeübt, der bewirkt, dass die Innenumfangsoberfläche 570 und die Außenumfangsoberfläche 530 gegeneinander gedrückt werden.
Die metallische Schale 57 ist thermisch in den Stator 53 eingeführt. Insbesondere wird die metallische Schale 57 auf den Stator 53 aufgepasst, nachdem sie erwärmt worden und expandiert ist. Schrumpft die metallische Schale 57, wenn ihre Temperatur anschließend abnimmt, so wird die metallische Schale 57 in engen Druckkontakt mit dem Stator 53 gebracht. Die Innenumfangsoberfläche 570 der metallischen Schale 57 ist eine ringförmige kontinuierliche metallische Oberfläche. Die Innenumfangsoberfläche 570 der metallischen Schale 57 steht über ihren gesamten Umfang durch Druck in engem Kontakt mit der Außenumfangsoberfläche 530 des Stators 53.
Ein nicht aus Harz geformter Teil der Außenumfangsoberfläche 530 des Stators 53 ist die metallische Oberfläche 535. Der Stator 53 ist nicht gänzlich, sondern nur teilweise derart aus Harz geformt, dass wenigstens die metallische Oberfläche 535 am Außenumfang hiervon freiliegt. Die metallische Oberfläche 535 ist die Außenumfangsoberfläche eines Eisenkernes 533 des Stators 53. Eine Spule 534, die um den Eisenkern 533 gewickelt ist, ist aus Harz geformt.
Wie ersichtlich ist, ist bei der Motoreinheit 3 entsprechend der exemplarischen Ausführungsform der Stator 53 mit Ausnahme eines Teiles hiervon gänzlich aus Harz geformt. Dieser Teil beinhaltet einen Abschnitt des Stators 53, der dafür ausgelegt ist, in Druckkontakt mit der Innenumfangsoberfläche 570 der metallischen Schale 57 zu sein (das heißt die Außenumfangsoberfläche 530 des Stators 53).
Daher wird die Wärme, die im Inneren des Motors 5 erzeugt wird, von dem Stator 53 direkt auf die metallische Schale 57 übertragen und effizient durch die metallische Schale 57 ins Freie abgeleitet. Die Oberfläche der metallischen Schale 57 kann an der Luft, die gegen das in Fahrt befindliche Elektrofahrrad weht, freiliegen. Wie nachstehend noch anhand von Abwandlungen beschrieben wird, muss der Stator 53 nicht aus Harz geformt sein.
Wie in 5 gezeigt ist, ist ein Gegendrehstift 48 zwischen der metallischen Schale 57 und dem Stator 53 vorgesehen. An der Außenumfangsoberfläche 530 des Stators 53 ist eine geradlinige Rille 538, in die ein Teil des Stiftes 48 eingepasst ist, ausgebildet. An der Innenumfangsoberfläche 570 der metallischen Schale 57 ist eine geradlinige Rille 579, in die ein weiterer Teil des Stiftes 48 eingepasst ist, ausgebildet (siehe 6).
Der Stift 48 ist parallel zur Achse des Motors 5 (das heißt zur Achse der Drehwelle 51) angeordnet. Die Einpassung des Stiftes 48 zwischen der metallischen Schale 57 und dem Stator 53 ermöglicht, dass die Relativdrehung der metallischen Schale 57 in Bezug auf den Stator 53 sicherer überwacht wird.
Zusätzlich beinhaltet bei der Motoreinheit 3 entsprechend der exemplarischen Ausführungsform der Stator 53 einen Abschnitt 531, der durch die Öffnung der metallischen Schale 57 vorsteht (siehe 4). Dieser Abschnitt 531 dient als Führung, wenn der O-Ring 49 angebracht wird bzw. ist.
Die vorstehende Beschreibung stellt auf die Struktur des Motors 5 ab. Als Nächstes werden verschiedene Typen von Mechanismen beschrieben, die in dem Einheitsgehäuse 4 untergebracht sind.
Wie in 3 gezeigt ist, ist in dem Einheitsgehäuse 4 die Eingabewelle 6 drehbar um die Achse 60 hiervon untergebracht. Der erste Unterteilungsteil 41 weist ein Durchgangsloch 411 auf, in das die Eingabewelle 6 eingeführt ist. Der zweite Unterteilungsteil 42 weist zudem ein Durchgangsloch 421 auf, in das die Eingabewelle 6 eingeführt ist.
An beiden Endabschnitten der Eingabewelle 6 sind Kurbelarme 18 befestigt. An der Spitze eines jeden der Kurbelarme 18 ist ein Pedal 181 drehbar angebracht (siehe 1). Der Fahrer kann eine körperliche Drehkraft auf die Eingabewelle 6 ausüben, indem er in die Pedale 181 tritt.
In dem Einheitsgehäuse 4 ist der Eingabekörper 7 entlang der Außenumfangsoberfläche der Eingabewelle 6 angeordnet. Der Eingabekörper 7 ist ein zylindrisches Element und dreht sich zusammen mit der Eingabewelle 6.
Der Eingabekörper 7 ist in einen ersten Eingabekörper 71 und einen zweiten Eingabekörper 72 unterteilt. Der erste Eingabekörper 71 ist mit der Eingabewelle 6 in dem ersten Unterteilungsteil 41 gekoppelt. Der zweite Eingabekörper 72 ist mit dem ersten Eingabekörper 71 in dem zweiten Unterteilungsteil 42 gekoppelt. Der zweite Eingabekörper 72 überträgt eine Drehkraft an den Ausgabekörper 8.
Der Ausgabekörper 8 ist ein zylindrischer Körper und ist drehbar entlang der Außenumfangsoberfläche der Eingabewelle 6 angeordnet. Ein Endabschnitt des Ausgabekörpers 8 verläuft durch das Durchgangsloch 421 des zweiten Unterteilungsteiles 42 und steht von dem Einheitsgehäuse 4 vor.
Ein vorderes Kettenrad 191 ist an dem von dem Einheitsgehäuse 4 vorstehenden Abschnitt des Ausgabekörpers 8 befestigt. Das vordere Kettenrad 191 dreht sich zusammen mit dem Ausgabekörper 8. Ein hinteres Kettenrad 192 ist an einer Nabe des Hinterrades 112 befestigt (siehe 1). Eine Kette 193 ist zwischen dem vorderen Kettenrad 191 und dem hinteren Kettenrad 192 herumgeführt.
Wie in 3 gezeigt ist, ist eine Freilaufkupplung 32 in dem Einheitsgehäuse 4 derart angeordnet, dass sie zwischen dem Eingabekörper 7 und dem Ausgabekörper 8 befindlich ist. Die Freilaufkupplung 32 ist dafür ausgestaltet, dann, wenn eine Drehkraft in einer Beschleunigungsrichtung auf den Eingabekörper 7 ausgeübt wird, die Drehkraft auf den Ausgabekörper 8 zu übertragen, und ist zudem dafür ausgestaltet, dann, wenn eine Drehkraft in einer Verlangsamungsrichtung auf den Eingabekörper 7 ausgeübt wird, die Übertragung der Drehkraft auf den Ausgabekörper 8 zu unterbrechen. Im Sinne des Vorliegenden bezeichnet die „Beschleunigungsrichtung“ diejenige Richtung, in der das Elektrofahrrad 1 in seiner Bewegungsrichtung beschleunigt wird, während die „Verlangsamungsrichtung“ entgegengesetzt zur Beschleunigungsrichtung ist.
Der Ausgabekörper 8 beinhaltet einen Steg 81 und einen Rand 82 als seine integralen Elemente. Der Steg 81 steht in Bezug auf den Ausgabekörper 8 radial nach außen vor. Der Rand 82 ist kontinuierlich mit einem radial äußeren Endabschnitt des Steges 81. An der Außenumfangsoberfläche des Randes 82 sind Zähne 83 ausgebildet, die mit dem Geschwindigkeitsreduzierer 31 kämmen.
Der Geschwindigkeitsreduzierer 31, der in dem Einheitsgehäuse 4 untergebracht ist, ist dafür ausgestaltet, die Drehzahl des Motors 5 zu verringern und eine verringerte Drehkraft auf den Ausgabekörper 8 zu übertragen.
Der Geschwindigkeitsreduzierer 31 beinhaltet eine Drehwelle 310 sowie ein erstes Getrieberad 311 und ein zweites Getrieberad 312, die beide von der Drehwelle 310 gestützt werden.
Das erste Getrieberad 311 ist ein zylindrisches Element, das die Drehkraft von der Drehwelle 51 des Motors 5 aufnimmt. An der Außenumfangsoberfläche des ersten Getrieberades 311 sind Zähne 313 ausgebildet, die mit den Zähnen 54 der Drehwelle 51 kämmen.
Die Drehwelle 310 ist drehbar derart in dem Einheitsgehäuse 4 untergebracht, dass ihre Achse mit der Rechts-/Linksrichtung ausgerichtet ist. Ein Endabschnitt der Drehwelle 310 wird drehbar von einem Lager 314, das in dem zweiten Unterteilungsteil 42 angeordnet ist, gestützt.
Das erste Getrieberad 311 ist mit der Drehwelle 310 über eine Freilaufkupplung 315 gekoppelt.
Die Freilaufkupplung 315 ist dafür ausgestaltet, dann, wenn eine Drehkraft in einer Beschleunigungsrichtung auf das erste Getrieberad 311 übertragen wird, die Drehkraft auf die Drehwelle 310 zu übertragen, und ist zudem dafür ausgestaltet, dann, wenn eine Drehkraft in einer Verlangsamungsrichtung auf das erste Getrieberad 311 übertragen wird, die Übertragung der Drehkraft auf die Drehwelle 310 zu unterbrechen.
Das zweite Getrieberad 312 ist derart an der Drehwelle 310 befestigt, dass es sich zusammen mit der Drehwelle 310 dreht. Das zweite Getrieberad 312 überträgt die Drehkraft aus der Übertragung von dem ersten Getrieberad 311 über die Drehwelle 310 auf die Zähne 83 des Ausgabekörpers 8. An der Außenumfangsoberfläche des zweiten Getrieberades 312 sind Zähne 316 ausgebildet, die mit den Zähnen 83 kämmen.
Die Motoreinheit 3 entsprechend der exemplarischen Ausführungsform weist eine derartige Ausgestaltung auf. Daher drehen sich, wenn sich die Eingabewelle 6 in der Beschleunigungsrichtung dreht, wenn der Fahrer in die Pedale 181 des Elektrofahrrades 1 tritt, der erste Eingabekörper 71 und der zweite Eingabekörper 72 zusammen mit der Eingabewelle 6. Wird die Drehkraft in der Beschleunigungsrichtung des zweiten Eingabekörpers 72 über die Freilaufkupplung 32 an den Ausgabekörper 8 übertragen, so drehen sich der Ausgabekörper 8 und das vordere Kettenrad 191 in der Beschleunigungsrichtung. Dreht sich das vordere Kettenrad 191 in der Beschleunigungsrichtung, so wird dessen Drehkraft über die Kette 193 an das hintere Kettenrad 192 übertragen, was bewirkt, dass sich das hintere Kettenrad 192 in der Beschleunigungsrichtung dreht und dadurch das Hinterrad 112 zu einer Drehung in der Beschleunigungsrichtung antreibt.
Zusätzlich kann die Motoreinheit 3 entsprechend der exemplarischen Ausführungsform die Drehkraft, die von dem Motor 5 ausgegeben wird, an den Ausgabekörper 8 übertragen, was nachstehend noch beschrieben wird.
Dreht sich die Drehwelle 51 des Motors 5 in der Beschleunigungsrichtung, so dreht sich auch das erste Getrieberad 311, das mit der Drehwelle 51 in Eingriff ist, in der Beschleunigungsrichtung. Die Drehkraft in der Beschleunigungsrichtung des ersten Getrieberades 311 wird an die Drehwelle 310 und das zweite Getrieberad 312 über die Freilaufkupplung 315 übertragen, was bewirkt, dass sich das zweite Getrieberad 312 in der Beschleunigungsrichtung dreht. Die Drehkraft in der Beschleunigungsrichtung des zweiten Getrieberades 312 wird an den Ausgabekörper 8 übertragen. An den Ausgabekörper 8 in Kombination übertragen werden die Drehkraft, die von dem Motor 5 erzeugt wird, und die Drehkraft, die von dem Fahrer, der in die Pedale 181 tritt, erzeugt wird.
Bei dem Elektrofahrrad 1 entsprechend der exemplarischen Ausführungsform steuert bzw. regelt eine Steuer- bzw. Regeleinheit, die in der Steuer- bzw. Regelplatine 35 beinhaltet ist, die Drehung des Motors 5 entsprechend einem Drehmoment, das auf die Eingabewelle 6 ausgeübt wird, und die Drehzahl pro Einheitszeit der Eingabewelle 6. Das Drehmoment, das auf die Eingabewelle 6 ausgeübt wird, wird von einem Drehmomentdetektor 33, der in dem Einheitsgehäuse 4 untergebracht ist, detektiert. Der Drehmomentdetektor 33 ist ein magnetostriktiver Drehmomentdetektor, der eine Magnetostriktionserzeugungseinheit 331, die an der Außenumfangsoberfläche des ersten Eingabekörpers 71 ausgebildet ist, und eine Spule 332, die in einem sehr geringen Abstand von der Magnetostriktionserzeugungseinheit 331 angeordnet ist, beinhaltet.
Die Drehzahl pro Einheitszeit der Eingabewelle 6 wird durch einen Drehdetektor 34 detektiert. Der Drehdetektor 34 ist ein optischer Drehdetektor, der einen Rotator 341, der sich zusammen mit dem Eingabekörper 7 dreht, und einen optischen Sensor 342, der in einem sehr geringen Abstand von dem Rotator 341 angeordnet ist, beinhaltet.
Die Steuer- bzw. Regeleinheit der Steuer- bzw. Regelplatine 35 kann beispielsweise einen Mikrocomputer beinhalten und steuert bzw. regelt den Betrieb der jeweiligen konstituierenden Elemente durch Ausführen eines Programms, das auf einem Speichermedium, so beispielsweise einem Nur-Lese-Speicher (ROM), gespeichert ist. Es kann nach Bedarf eine bekannte Steuer- bzw. Regeleinheit als Steuer- bzw. Regeleinheit verwendet werden.
Bei der Motoreinheit 3 entsprechend der exemplarischen Ausführungsform mit einer derartigen Ausgestaltung wird die Wärme in dem Stator 53 durch die metallische Oberfläche 535 direkt an die metallische Schale 57 übertragen und sodann von der Außenoberfläche der metallischen Schale 57 effizient abgeleitet. Da zusätzlich die Menge des als Material verwendeten Harzes verringert ist, kann die Motoreinheit 3 ein geringeres Gesamtgewicht aufweisen.
Abwandlungen
Als Nächstes werden einige Abwandlungen der Motoreinheit 3 und des Elektrofahrrades 1 entsprechend der exemplarischen Ausführungsform beschrieben. Bei der nachfolgenden Beschreibung von Abwandlungen ist ein beliebiges konstituierendes Element, das dieselbe Funktion wie ein Pendant bei der vorbeschriebenen exemplarischen Ausführungsform aufweist, mit demselben Bezugszeichen wie das Pendant bezeichnet, und es unterbleibt eine Detailbeschreibung hiervon.
7 zeigt einen Querschnitt durch eine erste Abwandlung der Motoreinheit 3. In der Motoreinheit 3, die in 3 und in anderen Figuren gezeigt ist, ist der Stator 53 teilweise aus Harz geformt. Entsprechend der ersten Abwandlung der Motoreinheit 3 ist der Stator 53 indes nicht aus Harz geformt.
Dies bedeutet, dass weder der Eisenkern 533 des Stators 53 noch die Spule 534, die um den Eisenkern 533 gewickelt ist, aus Harz geformt ist. Die metallische Oberfläche 535, die von der Außenumfangsoberfläche des Eisenkernes 533 und der Innenumfangsoberfläche 570 der metallischen Schale 57 gebildet wird, sind durch Druck in engem Kontakt miteinander, was bewirkt, dass die Oberflächen 535, 570 gegeneinander gedrückt werden.
Bei der ersten Abwandlung der Motoreinheit 3 ist der Stator 53 nicht aus Harz geformt, weshalb der Motor 5 ein noch geringeres Gesamtgewicht aufweisen kann. Ist der Stator 53 indes mit Ausnahme der metallischen Oberfläche 535 (das heißt bei der in 3 und in anderen Figuren gezeigten Ausführungsform) gänzlich aus Harz geformt, so werden Vorteile dahingehend erreicht, dass eine starke Zunahme der Temperatur des Stators 53 infolge der Wärmespeichereigenschaft des Harzabschnittes verringert wird, wobei der Harzabschnitt das Rauschen und Schwingungen verringert und der Harzabschnitt den Grad der Isolierung zwischen der Spule 534 und der metallischen Schale 57 vergrößert.
8 zeigt einen Querschnitt durch eine zweite Abwandlung der Motoreinheit 3. Die in 3 und in anderen Figuren gezeigte Motoreinheit 3 ist eine so genannte „uniaxiale bzw. einachsige Motoreinheit“. Demgegenüber ist die zweite Abwandlung der Motoreinheit 3 eine biaxiale bzw. zweiachsige Motoreinheit 3.
Bei der zweiten Abwandlung der Motoreinheit 3 beinhaltet die Motoreinheit 3 einen zweiten Ausgabekörper 310B, der von dem Ausgabekörper 8 verschieden ist.
Ein erster Endabschnitt des zweiten Ausgabekörpers 310B ist in dem Einheitsgehäuse 4 befindlich. Der zweite Ausgabekörper 310B wird drehbar von einem Lager 3191 B, das in dem ersten Unterteilungsteil 41 angeordnet ist, und einem Lager 3192B, das in dem zweiten Unterteilungsteil 42 angeordnet ist, gestützt.
Ein zweiter Endabschnitt des zweiten Ausgabekörpers 310B steht von dem Einheitsgehäuse 4 vor. An dem zweiten Endabschnitt des zweiten Ausgabekörpers 31 OB ist ein Kettenrad 194B befestigt. Eine Kette 193 ist um das Kettenrad 194B geführt.
An der Außenumfangsoberfläche des zweiten Ausgabekörpers 310B ist über eine Freilaufkupplung 317B ein Rad bzw. Zahnrad 318B mit großem Durchmesser montiert. Das Rad bzw. Zahnrad 318B kämmt mit den Zähnen 54 an der Drehwelle 51 des Motors 5.
Bei dem Elektrofahrrad 1, das die zweite Abwandlung der Motoreinheit 3 beinhaltet, dreht sich, wenn sich die Drehwelle 51 des Motors 5 in der Beschleunigungsrichtung dreht, während der Fahrer fährt, indem er in die Pedale 181 tritt, das Rad bzw. Zahnrad 318B in der Beschleunigungsrichtung, und es wird die Drehkraft über die Freilaufkupplung 317B an den zweiten Ausgabekörper 310B und sodann an die Kette 193 übertragen.
Als Nächstes wird eine dritte Abwandlung der Motoreinheit 3 anhand 9 beschrieben.
Bei der dritten Abwandlung der Motoreinheit 3 beinhaltet der erste Unterteilungsteil 41 des Einheitsgehäuses 4, der/das aus einem metallischen Material besteht, als integralen Teil hiervon einen ersten Wärmeableitungsabschnitt 414. Ein Abschnitt des ersten Unterteilungsteiles 41 ist dicker als ein umgebender Abschnitt hiervon ausgebildet. Dieser dickere Abschnitt des ersten Unterteilungsteiles 41 bildet den ersten Wärmeableitungsabschnitt 414, der aus einem metallischen Material besteht und sich in dem Einheitsgehäuse 4 nach innen wölbt.
Der erste Wärmeableitungsabschnitt 414 ist mit einer ersten Oberfläche 351 entlang der Dicke der Steuer- bzw. Regelplatine 35 über eine erste thermisch leitfähige Lage 91, die als thermisch leitfähiges Element 9 dient, verbunden. Im Sinne des Vorliegenden können, wenn etwas mit etwas anderem „verbunden“ ist, diese beiden Dinge auf natürliche Weise direkt in Kontakt miteinander sein, ohne dass ein anderes Element zwischen beiden angeordnet ist; sie können jedoch auch indirekt miteinander verbunden sein, wobei ein anderes Element zwischen beiden angeordnet ist.
Die Dicke der Steuer- bzw. Regelplatine 35 ist die Dicke einer bedruckten Leiterplatine 354, die in der Steuer- bzw. Regelplatine 35 beinhaltet ist, und entspricht der Rechts/-Linksrichtung bei der dritten Abwandlung der Motoreinheit 3. Die erste Oberfläche 351 der Steuer- bzw. Regelplatine 35 ist eine Oberfläche entlang der Dicke der bedruckten Leiterplatine 354 und bildet einen wesentlichen Teil derselben. Eine zweite Oberfläche 352 der Steuer- bzw. Regelplatine 35 ist eine weitere Oberfläche entlang der Dicke der bedruckten Leiterplatine 354 und bildet einen wesentlichen Teil hiervon.
Die Steuer- bzw. Regelplatine 35 beinhaltet des Weiteren mehrere elektrische Komponenten 353, die auf der bedruckten Leiterplatine 354 zusammen angebracht sind. Die mehreren elektrischen Komponenten 353 beinhalten beispielsweise nicht nur Kondensatoren 3532 und integrierte Schaltungen 3533, sondern auch wärmeerzeugende Elemente 3531, die tendenziell Wärme besonders leicht erzeugen. Beispiele für die wärmeerzeugenden Elemente 3531 beinhalten nicht nur ein Schaltelement, so beispielsweise einen Feldeffekttransistor (FET), eine Diode und eine Spule, die zum Zuleiten von Leistung zu dem Motor 5 verwendet werden, sondern beispielsweise auch verschiedene Typen von Widerständen und Verbindungen.
Der zweite Unterteilungsteil 42 des Einheitsgehäuses 4 beinhaltet einen zweiten Wärmeableitungsabschnitt 424 als integralen Teil hiervon. Bei der dritten Abwandlung der Motoreinheit 3 ist ein Abschnitt des zweiten Unterteilungsteiles 42 derart ausgebildet, dass er in Bezug auf einen umgebenden Abschnitt hiervon nach innen zurückgenommen ist. Der Boden des zurückgenommenen Abschnittes des zweiten Unterteilungsteiles 42 bildet den zweiten Wärmeableitungsabschnitt 424, der aus einem metallischen Material besteht und sich in dem Einheitsgehäuse 4 nach innen wölbt.
Der zweite Wärmeableitungsabschnitt 424 ist mit der zweiten Oberfläche 352 der Steuer- bzw. Regelplatine 35 über eine zweite thermisch leitfähige Lage 92, die als thermisch leitfähiges Element 9 dient, verbunden. Die zweite Oberfläche 352 ist eine Oberfläche mit Ausrichtung in die bezüglich der ersten Oberfläche 351 entgegengesetzte Richtung.
Mehrere wärmeerzeugende Elemente 3531 sind in Kontakt mit der zweiten thermisch leitfähigen Lage 92. Die Wärme, die von den mehreren wärmeerzeugenden Elementen 3531 erzeugt wird, wird von der Außenoberfläche des Einheitsgehäuses 4 über die zweite thermisch leitfähige Lage 92 und den zweiten Wärmeableitungsabschnitt 424 effizient abgeleitet.
Man beachte, dass die Anzahl der wärmeerzeugenden Elemente 3531 in Kontakt mit der zweiten thermisch leitfähigen Lage 92 nicht größer als 1 sein muss, sondern auch gleich 1 sein kann. Zudem können das eine oder die mehreren wärmeerzeugenden Elemente 3531 in Kontakt mit der ersten thermisch leitfähigen Lage 91 sein. Das eine oder die mehreren wärmeerzeugenden Elemente 3531 können in Kontakt mit jedem von der ersten thermisch leitfähigen Lage 91 und der zweiten thermisch leitfähigen Lage 92 sein.
Wie ersichtlich ist, ist bei der dritten Abwandlung der Motoreinheit 3 der erste Wärmeableitungsabschnitt 414, der einen integralen Teil des Einheitsgehäuses 4 bildet, mit der ersten Oberfläche 351 der Steuer- bzw. Regelplatine 35 verbunden, und es ist der zweite Wärmeableitungsabschnitt 424, der einen integralen Teil des Einheitsgehäuses 4 bildet, mit der zweiten Oberfläche 352 der Steuer- bzw. Regelplatine 35 verbunden. Da die Wärme, die von der Steuer- bzw. Regelplatine 35 erzeugt wird (beispielsweise die Wärme, die von den wärmeerzeugenden Elementen 3531 erzeugt wird), von beiden Seiten hiervon entlang ihrer Dicke effizient abgeleitet wird, kann die zur Verwendung bei Elektrofahrrädern gedachte Motoreinheit 3 eine verbesserte Wärmeableitfähigkeit aufweisen.
Bei der dritten Abwandlung der Motoreinheit 3 kann die Steuer- bzw. Regelplatine 35 eine verbesserte Wärmeableitfähigkeit aufweisen, und es können die mehreren wärmeerzeugenden Elemente 3531 auf der bedruckten Leiterplatine 354 in geringeren Abständen zusammen angeordnet sein, was die Größe der Steuer- bzw. Regelplatine 35 verringert.
Wie in 9 gezeigt ist, sind bei der dritten Abwandlung der Motoreinheit 3 bei einer Betrachtung entlang der Dicke der Steuer- bzw. Regelplatine 35 (das heißt bei einer Betrachtung in der Rechts-/Linksrichtung) der erste Wärmeableitungsabschnitt 414 und der zweite Wärmeableitungsabschnitt 424 beide derart befindlich, dass sie mit den wärmeerzeugenden Elementen 3531 überlappen. Dies ermöglicht, dass die Wärme, die von den wärmeerzeugenden Elementen 3531 erzeugt wird, über den ersten Wärmeableitungsabschnitt 414 und den zweiten Wärmeableitungsabschnitt 424 effizient abgeleitet wird. Der erste Wärmeableitungsabschnitt 414 und der zweite Wärmeableitungsabschnitt 424 können jeweils derart befindlich sein, dass sie teilweise mit den wärmeerzeugenden Elementen 3531 überlappen.
Wie in 9 gezeigt ist, ist der erste Wärmeableitungsabschnitt 414 bei einer Betrachtung entlang der Dicke der Steuer- bzw. Regelplatine 35 derart befindlich, dass er mit dem zweiten Wärmeableitungsabschnitt 424 überlappt. Bei der dritten Abwandlung der Motoreinheit 3 ist ein Abschnitt der Steuer- bzw. Regelplatine 35 (insbesondere ein von der Eingabewelle 6 weiter entfernt befindlicher Seitenkantenabschnitt der Steuer- bzw. Regelplatine 35) schichtartig von beiden Seiten her zwischen dem ersten Wärmeableitungsabschnitt 414 und dem zweiten Wärmeableitungsabschnitt 424 eingeschlossen. Dies verbessert nicht nur die Wärmeableitfähigkeit der Steuer- bzw. Regelplatine 35, sondern ermöglicht auch, dass die Steuer- bzw. Regelplatine 35 sicherer befestigt ist, was die Schwingungsbeständigkeit der Motoreinheit 3 verbessert. Der erste Wärmeableitungsabschnitt 414 muss derart angeordnet sein, dass er wenigstens teilweise mit dem zweiten Wärmeableitungsabschnitt 424 überlappt.
Bei der dritten Abwandlung der Motoreinheit 3 beinhaltet das thermisch leitfähige Element 9 sowohl die erste thermisch leitfähige Lage 91 wie auch die zweite thermisch leitfähige Lage 92. Dies ist jedoch nur ein Beispiel für die vorliegende Offenbarung und soll nicht beschränkend gedeutet werden. Alternativ kann das thermisch leitfähige Element 9 entweder die thermisch leitfähige Lage 91 oder die zweite thermisch leitfähige Lage 92 beinhalten, wobei die jeweils andere Lage weggelassen ist.
Beinhaltet das thermisch leitfähige Element 9 die erste thermisch leitfähige Lage 91 nicht, so ist der erste Wärmeableitungsabschnitt 414 direkt in Kontakt mit der ersten Oberfläche 351 der Steuer- bzw. Regelplatine 35. Beinhaltet das thermisch leitfähige Element 9 die zweite thermisch leitfähige Lage 92 nicht, so ist der zweite Wärmeableitungsabschnitt 424 direkt in Kontakt mit der zweiten Oberfläche 352 der Steuer- bzw. Regelplatine 35.
Zudem sind bei der dritten Abwandlung der Motoreinheit 3 die erste thermisch leitfähige Lage 91 und die zweite thermisch leitfähige Lage 92 aus wechselseitig verschiedenen Lagenelementen gebildet. Dies ist jedoch nur ein Beispiel für die vorliegende Offenbarung und soll nicht beschränkend gedeutet werden. Alternativ können die erste thermisch leitfähige Lage 91 und die zweite thermisch leitfähige Lage 92 auch aus demselben Lagenelement gebildet sein. Dies bedeutet, dass ein Teil des Lagenelementes, der das thermisch leitfähige Element 9 bildet, als erste thermisch leitfähige Lage 91 dienen kann und ein anderer Teil des Lagenelementes als zweite thermisch leitfähige Lage 92 dienen kann.
Man beachte, dass die ersten bis dritten vorbeschriebenen Abwandlungen nur einige von zahlreichen Abwandlungen sind. In der metallischen Schale 57 müssen wenigstens ein Teil des Stators 53 und wenigstens ein Teil des Rotors 52 untergebracht sein. Bei der exemplarischen Ausführungsform und den ersten bis dritten Abwandlungen hiervon steht ein Teil des Stators 53 aus der Öffnung der metallischen Schale 57 vor. Dies ist jedoch nur ein Beispiel für die vorliegende Offenbarung und soll nicht beschränkend gedeutet werden. Alternativ kann der Stator 53 gänzlich in der metallischen Schale 57 untergebracht sein. Bei der exemplarischen Ausführungsform und den ersten bis dritten Abwandlungen hiervon ist das Elektrofahrrad, das mit der Motoreinheit 3 ausgestattet ist, als so genanntes „elektrisch unterstütztes Fahrrad“ implementiert. Dies ist jedoch nur ein Beispiel für die vorliegende Offenbarung und soll nicht beschränkend gedeutet werden. Alternativ kann das Elektrofahrrad auch ein E-Bike sein, das zum nur mit der Drehkraft des Motors 5 erfolgenden drehenden Antreiben der Räder 11 ausgelegt ist. Des Weiteren beinhaltet das Elektrofahrrad entsprechend der exemplarischen Ausführungsform und den ersten bis dritten Abwandlungen hiervon zwei Räder 11. Die Anzahl der vorgesehenen Räder 11 ist jedoch nicht auf eine bestimmte Anzahl beschränkt, sondern kann beispielsweise auch gleich 3 sein.
Des Weiteren sind bei der exemplarischen Ausführungsform und den ersten bis dritten Abwandlungen hiervon die metallische Schale 57 und der Stator 53 aneinander mittels einer thermischen Einführtechnik befestigt. Optional kann auch ein Klebstoff zwischen der metallischen Schale 57 und dem Stator 53 (beispielsweise zwischen der Innenumfangsoberfläche 570 der metallischen Schale 57 und der Außenumfangsoberfläche 530 des Stators 53) aufgebracht sein. Dies bedeutet, dass die metallische Schale 57 und der Stator 53 aneinander nicht nur mittels thermischer Einführung, sondern auch mittels eines Klebstoffes befestigt werden können. Alternativ kann die metallische Schale 57 mit dem Stator 53 mittels einer anderen Technik als der thermischen Einführung (beispielsweise mittels Druckpassung) in Druckkontakt gebracht werden. Bei einer weiteren Alternative können die metallische Schale 57 und der Stator 53 nicht nur mittels der alternativen Technik, sondern auch mittels eines Klebstoffes aneinander befestigt werden.
Aspekte
Wie ohne Weiteres aus der vorstehenden Beschreibung einer exemplarischen Ausführungsform und ihrer Abwandlungen ersichtlich ist, ist eine Motoreinheit (3) entsprechend einem ersten Aspekt zur Verwendung bei Elektrofahrrädern ausgelegt. Die Motoreinheit (3) beinhaltet einen Motor (5) und ein Einheitsgehäuse (4), in das der Motor (5) eingepasst ist. Der Motor (5) beinhaltet: einen Stator (53); einen Rotor (52), der derart angeordnet ist, dass er mit dem Stator (53) umgeben ist; eine Drehwelle (51), die an dem Rotor (52) befestigt ist; und eine metallische Schale (57), die den Stator (53) und den Rotor (52) wenigstens teilweise unterbringt. Die metallische Schale (57) weist eine Öffnung auf. Eine Innenumfangsoberfläche (570) der metallischen Schale (57) ist in Druckkontakt mit dem Stator (53).
Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem ersten Aspekt wird die Wärme, die von dem Stator (53) erzeugt wird, an die metallische Schale (57), die in Druckkontakt mit dem Stator (53) ist, übertragen und kann durch die metallische Schale (57) effizient abgeleitet werden. Dies verbessert die Wärmeableitfähigkeit der zur Verwendung bei Elektrofahrrädern gedachten Motoreinheit (3). Zusätzlich kann die Motoreinheit (3) entsprechend dem ersten Aspekt ein noch stärker verringertes Gesamtgewicht aufweisen, wenn die metallische Schale (57) zum Einsatz kommt.
Eine Motoreinheit (3) entsprechend einem zweiten Aspekt kann in Kombination mit dem ersten Aspekt implementiert sein. Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem zweiten Aspekt ist wenigstens ein Teil einer Außenumfangsoberfläche (530) des Stators (53) eine metallische Oberfläche (535). Die Innenumfangsoberfläche (570) der metallischen Schale (57) ist in Druckkontakt mit der metallischen Oberfläche (535).
Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem zweiten Aspekt ist die Innenumfangsoberfläche (570) der metallischen Schale (57) in Druckkontakt mit der metallischen Oberfläche (535), deren Eigenschaften die Oberfläche für die Wärmeübertragung ausreichend glatt bzw. geeignet und leicht machen. Dies ermöglicht, dass Wärme zwischen der metallischen Schale (57) und dem Stator (53) leicht übertragen wird, was eine hervorragende Wärmeableitfähigkeit bedingt.
Eine Motoreinheit (3) entsprechend einem dritten Aspekt kann in Kombination mit dem ersten oder zweiten Aspekt implementiert sein. Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem dritten Aspekt ist der Stator (53) mit Ausnahme eines bestimmten Teiles hiervon gänzlich aus Harz geformt. Der bestimmte Teil beinhaltet einen Abschnitt des Stators (53), mit dem die metallische Schale (57) in Druckkontakt ist.
Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem dritten Aspekt verringert die Bereitstellung des aus Harz geformten Abschnittes, der den Stator (53) teilweise bedeckt, nicht nur eine starke Zunahme der Temperatur des Stators (53), sondern auch Schwingungen. Zusätzlich vergrößert das Vorhandensein des aus Harz geformten Abschnittes auch den Grad der Isolierung zwischen dem Stator (53) und der metallischen Schale (57).
Eine Motoreinheit (3) entsprechend einem vierten Aspekt kann in Kombination mit einem der ersten bis dritten Aspekte implementiert sein. Die Motoreinheit (3) entsprechend dem vierten Aspekt beinhaltet des Weiteren einen Geschwindigkeitsreduzierer (31), an den eine Drehkraft des Motors (5) übertragen wird. Der Geschwindigkeitsreduzierer (31) ist in dem Einheitsgehäuse (4) untergebracht.
Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem vierten Aspekt sind der Motor (5) und der Geschwindigkeitsreduzierer (31) als Einheit vorgesehen.
Eine Motoreinheit (3) entsprechend einem fünften Aspekt kann in Kombination mit dem vierten Aspekt implementiert sein. Die Motoreinheit (3) entsprechend dem fünften Aspekt beinhaltet des Weiteren einen O-Ring (49), der zwischen dem Einheitsgehäuse (4) und der metallischen Schale (57) angeordnet ist. Die metallische Schale (57) weist einen Öffnungskantenabschnitt (574) auf, gegen den der O-Ring (49) gedrückt wird.
Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem fünften Aspekt kann der O-Ring (49) das Ausmaß des engen Kontaktes zwischen der metallischen Schale (57) und dem Einheitsgehäuse (4) vergrößern und zudem die Übertragung von Schwingungen verringern.
Eine Motoreinheit (3) entsprechend einem sechsten Aspekt kann in Kombination mit dem fünften Aspekt implementiert sein. Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem sechsten Aspekt beinhaltet der Stator (53) einen Abschnitt (531), der von der metallischen Schale (57) durch die Öffnung vorsteht.
Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem sechsten Aspekt kann der von der metallischen Schale (57) vorstehende Abschnitt (531) des Stators (53) als Führung dienen, wenn der O-Ring (49) aufgepasst ist bzw. wird.
Eine Motoreinheit (3) entsprechend einem siebten Aspekt kann in Kombination mit einem der ersten bis sechsten Aspekte implementiert sein. Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem siebten Aspekt ist die metallische Schale (57) in den Stator (53) thermisch eingeführt.
Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem siebten Aspekt kann die metallische Schale (57) in ausreichend engen Druckkontakt mit dem Stator (53) gebracht werden.
Eine Motoreinheit (3) entsprechend einem achten Aspekt kann in Kombination mit einem der ersten bis siebten Aspekte implementiert sein. Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem achten Aspekt beinhaltet der Motor (5) des Weiteren ein Lager (552), das dafür ausgestaltet ist, die Drehwelle (51) drehbar zu stützen. Ein Abschnitt der metallischen Schale (57) weist eine Ausnehmung (578) zur Aufnahme des Lagers (552) auf.
Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem achten Aspekt kann eine Struktur zur Aufnahme des Lagers (552) durch einen Teil der metallischen Schale (57) gebildet sein, was das Gewicht der Motoreinheit (3) weiter verringert.
Ein Elektrofahrrad (1) entsprechend einem neunten Aspekt beinhaltet die Motoreinheit (3) entsprechend einem der ersten bis achten Aspekte; und wenigstens ein Rad (11), an das eine Drehkraft von dem Motor (5) der Motoreinheit (3) übertragen wird.
Das Elektrofahrrad (1) entsprechend dem neunten Aspekt kann die Wärmeableitfähigkeit der Motoreinheit (3) verbessern und auch ein viel geringeres Gewicht aufweisen.
Wie auch ohne Weiteres aus der vorstehenden Beschreibung einer exemplarischen Ausführungsform und ihren Abwandlungen (beispielsweise unter anderem der dritten Abwandlung) ersichtlich ist, ist eine Motoreinheit (3) entsprechend einem zehnten Aspekt zur Verwendung bei Elektrofahrrädern ausgelegt und beinhaltet: einen Motor (5), der eine Drehwelle (51) aufweist; ein Einheitsgehäuse (4), das die Drehwelle (51) teilweise unterbringt; eine Eingabewelle (6), die in dem Einheitsgehäuse (4) derart angeordnet ist, dass sie durch das Einheitsgehäuse (4) hindurchtritt und um eine Achse (60) drehbar ist; einen Eingabekörper (7), der um eine Außenumfangsoberfläche der Eingabewelle (6) angeordnet und dafür ausgestaltet ist, sich zusammen mit der Eingabewelle (6) zu drehen; einen Ausgabekörper (8), der entlang der Außenumfangsoberfläche der Eingabewelle (6) angeordnet und dafür ausgestaltet ist, sich bei Aufnahme einer Drehkraft des Eingabekörpers (7) um die Achse (60) zu drehen; und eine Steuer- bzw. Regelplatine (35), die in dem Einheitsgehäuse (4) untergebracht und dafür ausgestaltet ist, die Drehung des Motors (5) zu steuern bzw. zu regeln. Das Einheitsgehäuse (4) beinhaltet: einen ersten Wärmeableitungsabschnitt (414), der mit einer ersten Oberfläche (351) der Steuer- bzw. Regelplatine (35) verbunden ist; und einen zweiten Wärmeableitungsabschnitt (424), der mit einer zweiten Oberfläche (352) der Steuer- bzw. Regelplatine (35) verbunden ist. Die zweite Oberfläche (352) ist entgegengesetzt zu der ersten Oberfläche (351).
Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem zehnten Aspekt kann die Wärme, die in der Steuer- bzw. Regelplatine (35) erzeugt wird, von beiden Seiten über den ersten Wärmeableitungsabschnitt (414) und den zweiten Wärmeableitungsabschnitt (424) effizient abgeleitet werden, was die Wärmeableitfähigkeit der zur Verwendung bei Elektrofahrrädern gedachten Motoreinheit (3) verbessert.
Eine Motoreinheit (3) entsprechend einem elften Aspekt kann in Kombination mit dem zehnten Aspekt implementiert sein. Die Motoreinheit (3) entsprechend dem elften Aspekt beinhaltet des Weiteren ein thermisch leitfähiges Element (9), das in dem Einheitsgehäuse (4) angeordnet ist. Das thermisch leitfähige Element (9) ist zwischen dem ersten Wärmeableitungsabschnitt (414) und der Steuer- bzw. Regelplatine (35) und/oder zwischen dem zweiten Wärmeableitungsabschnitt (424) und der Steuer- bzw. Regelplatine (35) angeordnet.
Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem elften Aspekt kann die Wärme, die in der Steuer- bzw. Regelplatine (35) erzeugt wird, durch das thermisch leitfähige Element (9) effizienter abgeleitet werden.
Eine Motoreinheit (3) entsprechend einem zwölften Aspekt kann in Kombination mit dem elften Aspekt implementiert sein. Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem zwölften Aspekt beinhaltet die Steuer- bzw. Regelplatine (35) eine elektrische Komponente (353). Das thermisch leitfähige Element (9) ist in Kontakt mit der elektrischen Komponente (353).
Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem zwölften Aspekt kann die Wärme, die von der elektrischen Komponentenplatine (353) erzeugt wird, durch das thermisch leitfähige Element (9) effizient abgeleitet werden.
Eine Motoreinheit (3) entsprechend einem dreizehnten Aspekt kann in Kombination mit einem der zehnten bis zwölften Aspekte implementiert sein. Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem dreizehnten Aspekt beinhaltet die Steuer- bzw. Regelplatine (35) ein wärmeerzeugendes Element (3531). Wenigstens einer von dem ersten Wärmeableitungsabschnitt (414) oder dem zweiten Wärmeableitungsabschnitt (424) ist derart angeordnet, dass er bei einer Betrachtung entlang der Dicke der Steuer- bzw. Regelplatine (35) mit dem wärmeerzeugenden Element (3531) überlappt.
Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem dreizehnten Aspekt kann die Wärme, die von dem wärmeerzeugenden Element (3531), dessen Temperatur tendenziell auf der Steuer- bzw. Regelplatine (35) sehr merklich ansteigt, erzeugt wird, sogar noch effizienter abgeleitet werden.
Eine Motoreinheit (3) entsprechend einem vierzehnten Aspekt kann in Kombination mit einem der zehnten bis dreizehnten Aspekte implementiert sein. Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem vierzehnten Aspekt ist der erste Wärmeableitungsabschnitt (414) derart angeordnet, dass er bei einer Betrachtung entlang der Dicke der Steuer- bzw. Regelplatine (35) mit dem zweiten Wärmeableitungsabschnitt (424) überlappt.
Bei der Motoreinheit (3) entsprechend dem vierzehnten Aspekt ist die Steuer- bzw. Regelplatine (35) schichtartig von beiden Seiten her zwischen dem ersten Wärmeableitungsabschnitt (414) und dem zweiten Wärmeableitungsabschnitt (424) eingeschlossen. Dies verbessert nicht nur die Wärmeableitfähigkeit, sondern ermöglicht auch, dass die Steuer- bzw. Regelplatine (35) sicherer befestigt ist, was gegebenenfalls die Schwingungsbeständigkeit der Motoreinheit (3) vergrößert.
Ein Elektrofahrrad (1) entsprechend einem fünfzehnten Aspekt beinhaltet die Motoreinheit (3) entsprechend einem der zehnten bis vierzehnten Aspekte; und wenigstens ein Rad (11), an das eine Drehkraft von dem Motor (5) der Motoreinheit (3) übertragen wird.
Das Elektrofahrrad (1) entsprechend dem fünfzehnten Aspekt kann die Wärmeableitfähigkeit der zur Verwendung bei Elektrofahrrädern gedachten Motoreinheit (3) verbessern.
Bezugszeichenliste

1: Elektrofahrrad
11: Rad
3: Motoreinheit
31: Geschwindigkeitsreduzierer
4: Einheitsgehäuse
49: O-Ring
5: Motor
51: Drehwelle
52: Rotor
53: Stator
530: Außenumfangsoberfläche
535: metallische Oberfläche
552: Lager
57: metallische Schale
570: Innenumfangsoberfläche
574: Öffnungskantenabschnitt
578: Ausnehmung

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2014/184826 A1 [0004]

Claims

Motoreinheit (3) zur Verwendung bei einem Elektrofahrrad, wobei die Motoreinheit (3) umfasst: einen Motor (5), der dafür ausgestaltet ist, ein Rad des Elektrofahrrades zur Drehung anzutreiben, eine Einhausung, die den Motor wenigstens teilweise unterbringt, wobei der Motor (5) umfasst: eine Drehwelle (51); einen Rotor (52), der mit der Drehwelle (51) gekoppelt ist, um sich zusammen mit der Drehwelle (51) zu drehen; und einen Stator (53), der derart angeordnet ist, dass er den Rotor (52) umgibt, wobei der Stator (53) teilweise aus Harz geformt ist und eine metallische Oberfläche (535) aufweist, die an einem Außenumfang hiervon freiliegt, und einen Stift (48), der zwischen der Einhausung und dem Stator (53) angeordnet ist.
Motoreinheit (3) nach Anspruch 1, wobei eine Außenumfangsoberfläche (530) des Stators (53) eine lineare bzw. geradlinige Rille (538) aufweist, in die ein Teil des Stiftes (48) eingepasst ist.
Motoreinheit (3) nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Stift (48) entlang einer Achse parallel zu einer Achse der Drehwelle (51) in einer Richtung vom Inneren der Motoreinheit (3) zu deren Äußerem eingepasst ist.
Motoreinheit (3) nach Anspruch 1 bis 3, des Weiteren umfassend: ein Einheitsgehäuse (4), das wenigstens einen Teil der Einhausung bildet, in die der Motor (5) eingepasst ist; ein erstes Lager (552), das derart angeordnet ist, dass es die Drehwelle (51) drehbar stützt; und ein Lagerhalteelement (57), das angeordnet ist, um das erste Lager (552) zu halten, wobei das Einheitsgehäuse (4) einen Unterteilungsteil (41) beinhaltet, der einen offenen Raum aufweist, und das Lagerhalteelement (57) an dem Unterteilungsteil (41) über ein Befestigungselement (571), das durch den Raum eingeführt ist, befestigt ist.
Motoreinheit (3) nach Anspruch 4, des Weiteren umfassend ein zweites Lager (551), das derart angeordnet ist, dass es die Drehwelle (51) drehbar stützt, wobei das zweite Lager (551) von dem Einheitsgehäuse (4) gehalten wird.
Motoreinheit (3) nach Anspruch 1 bis 3, des Weiteren umfassend: ein erstes Lager (552), das derart angeordnet ist, dass es einen ersten Endabschnitt der Drehwelle (51) drehbar stützt; und ein zweites Lager (551), das derart angeordnet ist, dass es einen zweiten Endabschnitt der Drehwelle (51) drehbar stützt.
Motoreinheit (3) nach Anspruch 1 bis 6, wobei die Einhausung mehrere Einhausungselemente beinhaltet, und der Stift (48) zwischen einem beliebigen der mehreren Einhausungselemente und dem Stator (53) angeordnet ist.
Motoreinheit (3) nach Anspruch 1 bis 3, des Weiteren umfassend: ein Einheitsgehäuse (4), das wenigstens einen Teil der Einhausung bildet, in die der Motor eingepasst ist; eine Eingabewelle (6), die derart angeordnet ist, dass sie durch das Einheitsgehäuse (4) hindurchtritt und um eine Achse drehbar ist; und einen Drehmomentdetektor (33), der in dem Einheitsgehäuse (4) untergebracht und dafür ausgestaltet ist, ein Drehmoment, das auf die Eingabewelle (6) ausgeübt wird, zu detektieren, wobei der Drehmomentdetektor (33) beinhaltet: eine Magnetostriktionserzeugungseinheit (331), die um einen Außenumfang der Eingabewelle (6) angeordnet ist; und eine Spule (332), die in einem Abstand von der Magnetostriktionserzeugungseinheit (331) angeordnet ist.
Motoreinheit (3) nach Anspruch 1 bis 3, des Weiteren umfassend: ein Einheitsgehäuse (4), das wenigstens einen Teil der Einhausung bildet, in die der Motor eingepasst ist; eine Eingabewelle (6), die derart angeordnet ist, dass sie durch das Einheitsgehäuse (4) hindurchtritt und um eine Achse drehbar ist; einen Drehmomentdetektor (33), der in dem Einheitsgehäuse (4) untergebracht und dafür ausgestaltet ist, ein Drehmoment, das auf die Eingabewelle (6) ausgeübt wird, zu detektieren; und eine Steuer- bzw. Regelplatine (35), die in dem Einheitsgehäuse (4) untergebracht und dafür ausgestaltet ist, die Drehung des Motors (5) zu steuern bzw. zu regeln, wobei die Steuer- bzw. Regelplatine (35) derart angeordnet ist, dass sie bei einer Betrachtung senkrecht zu einer Achse der Drehwelle (51) des Motors (5) mit dem Drehmomentdetektor (33) überlappt.